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基于传递函数分析的双馈风力发电系统动态建模方法研究
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作者 夏越 张鸿飞 +4 位作者 陈颖 杜松怀 苏娟 刘露 沈沉 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4759-4774,I0013,共17页
以双馈风力发电系统(doubly-fed induction generator based wind energy conversion system,DFIG-based WECS)为例,利用小信号分析法推导出由风机、双质量块传动链构成的动力与传动系统通用传递函数方程。动力与传动系统传递函数的零... 以双馈风力发电系统(doubly-fed induction generator based wind energy conversion system,DFIG-based WECS)为例,利用小信号分析法推导出由风机、双质量块传动链构成的动力与传动系统通用传递函数方程。动力与传动系统传递函数的零极点位置、稳定性与系统参数及系统运行工作点相关。该传递函数可进一步分解为扭转分量和非扭转分量。传动链参数仅对扭转分量造成影响。在此基础上,建立了考虑动力传动、电机、变流器、控制等环节的风力发电系统传递函数模型。模型综合了各环节参数,可直观反映系统参数对系统响应的影响,有助于深入了解系统动态行为。算例及时域仿真结果证明了所提出传递函数模型的准确性和高效性,可为系统参数设计研究提供理论依据。 展开更多
关键词 传递函数 风力发电系统(DFIG-based WECS) 小信号分析 动力传动系统模型
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含双馈风力发电系统的配电网短路电流特性 被引量:5
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作者 奚鑫泽 邢超 +4 位作者 覃日升 何廷一 和鹏 孟贤 程春辉 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期921-927,共7页
双馈异步风力发电机(DFIG)作为分布式电源接入配电网,能将辐射状的单电源系统变为双电源系统,改变配电网的拓扑结构.当配电网发生短路故障时,配电网的短路电流会受到风力发电接入的影响.针对DFIG作为分布式电源接入配电网,配电网中不同... 双馈异步风力发电机(DFIG)作为分布式电源接入配电网,能将辐射状的单电源系统变为双电源系统,改变配电网的拓扑结构.当配电网发生短路故障时,配电网的短路电流会受到风力发电接入的影响.针对DFIG作为分布式电源接入配电网,配电网中不同点发生三相短路故障时短路电流受到风力机接入容量及接入点位置影响的问题,结合DFIG的控制策略进行理论推导和仿真分析.首先,从理论上推导含风力发电的配电网短路故障电流关系式,对风力机提供的短路电流进行分析.然后,引入模型预测控制,与经典的矢量控制进行对比分析得出不同控制策略对短路电流的影响,并在此基础上分析配电网在不同点发生三相短路故障时,短路电流随风力机接入容量及位置的变化情况,分析总结DFIG对配电网短路电流及电流保护的影响. 展开更多
关键词 风力发电系统 模型预测控制 配电网 短路电流
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双馈风力发电系统双矢量模型预测电流控制 被引量:1
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作者 周有为 刘述喜 孙超俊 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2023年第4期226-234,共9页
针对双馈风力发电系统传统模型预测电流控制中电流波动和转矩脉动较大的问题,提出一种双矢量模型预测电流控制策略。在一个采样周期中进行两次电压矢量选择,将第一阶段的最优矢量作为第二阶段的初值,结合候选电压矢量作用时间,计算最小... 针对双馈风力发电系统传统模型预测电流控制中电流波动和转矩脉动较大的问题,提出一种双矢量模型预测电流控制策略。在一个采样周期中进行两次电压矢量选择,将第一阶段的最优矢量作为第二阶段的初值,结合候选电压矢量作用时间,计算最小代价函数,使候选电压矢量范围扩大,电压矢量选择更加精确。仿真结果表明:所提出的策略可以实现对双馈风力发电系统的有效控制,与矢量控制和传统模型预测电流控制相比,该策略有效降低了电流波动和电磁转矩脉动。 展开更多
关键词 风力发电系统 模型预测控制 矢量 电流控制
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基于风力涡轮机和双馈感应发电机的风力发电系统仿真与分析
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作者 张静静 魏诗雨 +2 位作者 杨非凡 范永胜 王磊 《河北建筑工程学院学报》 CAS 2023年第3期182-188,共7页
风力发电在绿色能源持续发展方面占有极大市场,对于风机的研究也逐渐深入。为了实现对风能发电过程的更高效监控,本文以风力涡轮机和双馈感应发电机系统过程的建模为基础,对风力发电机的基本原理作了简单阐述。利用MATLAB/Simulink建立... 风力发电在绿色能源持续发展方面占有极大市场,对于风机的研究也逐渐深入。为了实现对风能发电过程的更高效监控,本文以风力涡轮机和双馈感应发电机系统过程的建模为基础,对风力发电机的基本原理作了简单阐述。利用MATLAB/Simulink建立风能发电模型,并在风速变化条件下对风力发电系统的重要参数进行仿真分析,观测电机转速与风速之间的跟踪关系,验证双馈策略在风电场模型中的有效性。 展开更多
关键词 风力涡旋机 感应发电 SIMULINK建模 风力发电系统
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基于自抗扰控制的双馈风力发电系统功率控制 被引量:3
5
作者 刘波 孙德清 《微电机》 北大核心 2012年第8期62-66,共5页
基于扩张状态观测器的自抗扰控制器具有不依赖于被控对象的具体数学模型,并对内外扰动有较强的抗干扰能力的特点,通过非线性配置构成的非线性状态误差反馈控制律。本文将自抗扰控制方法引入双馈风力发电功率控制系统中有功与无功的解耦... 基于扩张状态观测器的自抗扰控制器具有不依赖于被控对象的具体数学模型,并对内外扰动有较强的抗干扰能力的特点,通过非线性配置构成的非线性状态误差反馈控制律。本文将自抗扰控制方法引入双馈风力发电功率控制系统中有功与无功的解耦控制,并对自抗扰控制器进行了详细设计及参数整定,使控制系统具有良好的适应性和鲁棒性,且具有无超调、无静差的控制效果。仿真结果展现了基于自抗扰控制的双馈风力发电系统功率控制的优良特性,验证了该控制策略的有效性。 展开更多
关键词 风力发电系统 功率控制 自抗扰控制 解耦控制
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考虑损耗功率的双馈风力发电系统最大风能跟踪控制 被引量:4
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作者 李滨 李岚 《电机与控制应用》 北大核心 2015年第8期55-59,共5页
对双馈风力发电系统传统功率曲线反馈控制方法作出改进,提出考虑损耗功率的最大风能跟踪控制策略。此方法通过MATLAB/Simulink建立精确的双馈风力发电机模型,并搭建考虑了铜耗、铁耗、机械损耗及杂散损耗的控制模型。经过仿真,验证了优... 对双馈风力发电系统传统功率曲线反馈控制方法作出改进,提出考虑损耗功率的最大风能跟踪控制策略。此方法通过MATLAB/Simulink建立精确的双馈风力发电机模型,并搭建考虑了铜耗、铁耗、机械损耗及杂散损耗的控制模型。经过仿真,验证了优化后控制策略的正确性。 展开更多
关键词 风力发电系统 最大功率点跟踪 损耗功率 功率控制优化
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双馈风力发电系统转子侧功率控制策略研究 被引量:3
7
作者 付敏 盖凯凯 林悦铭 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2015年第5期20-24,共5页
在电网电压稳定和降落时,要求双馈风力发电系统能够根据系统的需求及时的调整功率的输出.分析了双馈风力发电机的数学模型,在电网电压稳定时采用传统基于电网电压定向的矢量控制,在电压降落时采用计及定子电压波动的改进控制策略.利用Ma... 在电网电压稳定和降落时,要求双馈风力发电系统能够根据系统的需求及时的调整功率的输出.分析了双馈风力发电机的数学模型,在电网电压稳定时采用传统基于电网电压定向的矢量控制,在电压降落时采用计及定子电压波动的改进控制策略.利用Matlab/Simulink搭建系统仿真模型,仿真结果表明:在电网电压稳定和电网电压降落时有效实现有功功率和无功功率的解耦.电网电压降落时,双馈风力发电机能够实现无功调压.采用PI控制器,系统响应快、超调小,验证了控制策略的准确定性. 展开更多
关键词 风力发电系统 电网电压降落 功率控制 无功调压
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考虑损耗的无刷双馈风力发电系统功率反馈法最大功率点跟踪控制 被引量:26
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作者 许利通 程明 +1 位作者 魏新迟 宁新福 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期472-480,共9页
无刷双馈风力发电系统采用功率反馈法最大功率点跟踪(MPPT)控制策略时,如果给定的参考功率不准确,系统不能跟随参考转速,则无法发出最大功率。该文基于传统的功率反馈法控制策略,充分考虑定转子铜耗、铁耗等功率损耗,提出考虑损耗的无... 无刷双馈风力发电系统采用功率反馈法最大功率点跟踪(MPPT)控制策略时,如果给定的参考功率不准确,系统不能跟随参考转速,则无法发出最大功率。该文基于传统的功率反馈法控制策略,充分考虑定转子铜耗、铁耗等功率损耗,提出考虑损耗的无刷双馈风力发电系统功率反馈法MPPT控制策略。此方法通过修正的Steinmetz方程获得准确的铁耗,通过分析发电机的功率流动确定精确的参考功率,实现了最大风能跟踪。通过对考虑损耗的功率反馈法MPPT控制策略的仿真及实验研究,验证了所提控制策略的有效性。 展开更多
关键词 无刷风力发电系统 功率 最大功率点跟踪 损耗 Steinmetz方程
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基于模糊控制的直接功率控制在双馈风力发电系统中的应用 被引量:2
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作者 黄正 年晓红 +1 位作者 邓明 吴仲辉 《大功率变流技术》 2009年第5期27-30,37,共5页
直接功率控制(DPC)以其简洁明了的系统结构、优良的动静态性能,逐渐成为研究热点。文章提出了一种固定开关频率的双馈风力发电系统网侧直接功率控制策略,该策略基于空间电压矢量调制(SVM),简化了滤波器的设计,实现了动态过程中有功功率... 直接功率控制(DPC)以其简洁明了的系统结构、优良的动静态性能,逐渐成为研究热点。文章提出了一种固定开关频率的双馈风力发电系统网侧直接功率控制策略,该策略基于空间电压矢量调制(SVM),简化了滤波器的设计,实现了动态过程中有功功率和无功功率的解耦控制;同时在直流电压控制环中设计了一个模糊PI控制器。最后利用软件Matlab/Simulink进行了仿真,仿真结果表明改进后的DPC策略能够实现单位功率因数,电流谐波小,具有良好的动静态和鲁棒性能;所设计的模糊PI控制器能够抑制启动时直流电压、有功和无功功率的波动,具有良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 直接功率控制(DPC) 空间电压矢量调制(SVM) 模糊控制 风力发电系统
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双馈型风力发电系统低电压穿越策略仿真 被引量:47
10
作者 朱颖 李建林 赵斌 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期20-24,共5页
针对双馈风力发电机组的低电压穿越能力的问题,介绍了风力发电在电网电压跌落时的并网要求,分析了目前已有的各种应对策略,提出了一套应对电网电压跌落时的控制策略。对于电网严重短暂跌落,通过对转子电流和直流侧电压滞环比较来控制Act... 针对双馈风力发电机组的低电压穿越能力的问题,介绍了风力发电在电网电压跌落时的并网要求,分析了目前已有的各种应对策略,提出了一套应对电网电压跌落时的控制策略。对于电网严重短暂跌落,通过对转子电流和直流侧电压滞环比较来控制Active Crowbar和直流侧卸荷电路,以卸荷多余能量并保护变流器,并保持风电机组的并网。对于电网的长时间跌落,还进行电网电压闭环发送无功,以支持电网进行恢复。通过仿真模型验证了所提出的控制策略能很好地抑制转子侧电流和直流侧电压的上升,并对电网提供无功支持。 展开更多
关键词 风力发电 型异步发电 低电压穿越 CROWBAR 无功功率
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无刷双馈风力发电机滑模功率解耦控制 被引量:7
11
作者 张先勇 吴捷 +2 位作者 杨俊华 杨金明 吴晓朝 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期68-73,共6页
首次采用现代控制理论中的滑模变结构方法研究了无刷双馈发电机(BDFM)运行时有功功率与无功功率的解耦控制,在状态方程的基础上,应用Lyapunov函数求得了有功功率与无功功率的滑模控制律,并在Matlab/Simu-link基础上建立了系统的仿真模... 首次采用现代控制理论中的滑模变结构方法研究了无刷双馈发电机(BDFM)运行时有功功率与无功功率的解耦控制,在状态方程的基础上,应用Lyapunov函数求得了有功功率与无功功率的滑模控制律,并在Matlab/Simu-link基础上建立了系统的仿真模型。仿真结果表明,滑模变结构控制能够有效的实现有功功率与无功功率的解耦控制,并实现了风能的最大功率捕获,证明了该控制策略的有效性。 展开更多
关键词 无刷发电 有功功率 无功功率 滑模控制 风力发电系统
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双馈风力发电系统的滑模变结构控制技术 被引量:16
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作者 李培强 邱时严 +3 位作者 李欣然 曾小军 周丽英 胡泽 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2017年第8期29-35,共7页
为研究滑模变结构控制策略在提升双馈风力发电系统运行性能上的作用,提出一种基于指数趋近律的滑模变结构控制策略,分析计算了不同控制对象的控制率,在所建立的双馈风力发电系统Simulink仿真模型上对滑模变结构控制在双PWM(pulse width ... 为研究滑模变结构控制策略在提升双馈风力发电系统运行性能上的作用,提出一种基于指数趋近律的滑模变结构控制策略,分析计算了不同控制对象的控制率,在所建立的双馈风力发电系统Simulink仿真模型上对滑模变结构控制在双PWM(pulse width modulation)变换器控制、MPPT(maximum power point tracking)控制和空载并网控制上的应用进行系统性研究,并和PI控制方法进行对比,结果表明所提出的滑模变结构控制策略不仅简化了控制结构,而且提高了系统的响应速度、控制精度和鲁棒性,具有一定的有效性和可行性。 展开更多
关键词 风力发电系统 滑模变结构 指数趋近律 SIMULINK 性能
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基于氢储能技术的双馈风力发电系统基本架构及其建模 被引量:13
13
作者 袁铁江 董小顺 +2 位作者 张增强 关宇航 梅生伟 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2100-2110,共11页
针对风力发电系统面临能量输出不稳定、低电压穿越能力弱等问题,提出将氢储能系统安装在双馈风力发电机组变流器中间直流母线处,构建了基于氢储能技术的双馈风力发电系统的基本架构。进一步,利用宏观能量表示法(EMR)建立了基于氢储能技... 针对风力发电系统面临能量输出不稳定、低电压穿越能力弱等问题,提出将氢储能系统安装在双馈风力发电机组变流器中间直流母线处,构建了基于氢储能技术的双馈风力发电系统的基本架构。进一步,利用宏观能量表示法(EMR)建立了基于氢储能技术的双馈风力发电系统的模型,并基于EMR反转规则建立了系统的最大控制框架。在此基础上,基于MATLAB/Simulink搭建了基于氢储能技术的双馈风力发电系统的仿真模型,并进行了仿真验证,结果表明了氢储能系统能够平抑风电输出功率波动及提高系统的低电压穿越能力,同时验证了所建EMR模型的正确性。 展开更多
关键词 氢储能技术 风力发电系统 宏观能量表示法 波动平抑 低电压穿越
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不平衡电网电压下双馈风力发电系统的比例-积分-谐振并网控制 被引量:22
14
作者 陈思哲 章云 +1 位作者 吴捷 张淼 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期62-68,共7页
提出双馈发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的比例-积分-谐振(proportional integral resonant,PIR)并网控制方法,以实现电网电压不平衡工况下DFIG风力发电系统的并网控制。并网控制器由同步旋转坐标系中的比例-积分控制器... 提出双馈发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的比例-积分-谐振(proportional integral resonant,PIR)并网控制方法,以实现电网电压不平衡工况下DFIG风力发电系统的并网控制。并网控制器由同步旋转坐标系中的比例-积分控制器和谐振控制器组成,比例积分控制器控制定子d-q轴电压的直流分量,谐振控制器控制定子d-q轴电压的交流分量,使其分别实现对电网d-q轴电压直流、交流分量的精确跟踪。该比例-积分-谐振并网控制策略具有无需采用正负序分离算法,无需设计负序控制器等优点。仿真结果表明,该并网控制策略在电网电压平衡和不平衡条件下,均可控制DFIG定子电压实现对电网电压的精确跟踪。 展开更多
关键词 风力发电系统 发电 不平衡电网电压 并网控制 比例-积分-谐振控制
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双馈式风力发电系统的机电暂态建模与运行分析 被引量:14
15
作者 李岩松 郭世繁 +1 位作者 任国威 刘君 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2013年第13期104-109,共6页
为了准确分析双馈式风力发电系统及其在电网中的运行特性,建立了该系统的机电暂态模型。应用机理建模方法建立了风力机、机械转动装置和双馈异步发电机等双馈式风力发电系统各组件的数学模型和桨距角控制模型。基于电磁暂态模型结合机... 为了准确分析双馈式风力发电系统及其在电网中的运行特性,建立了该系统的机电暂态模型。应用机理建模方法建立了风力机、机械转动装置和双馈异步发电机等双馈式风力发电系统各组件的数学模型和桨距角控制模型。基于电磁暂态模型结合机电运行特性建立了转子侧和网侧的变流器控制系统模型。在此基础上,在PSASP7.0建模系统中构建了完整的双馈式风力发电系统的UD模型。将该UD模型应用于含双馈式风力发电的单机无穷大系统中,对风速变化和电网故障等情形进行了仿真分析,结果表明所建模型能正确反映系统的机电暂态特性和运行特性。 展开更多
关键词 风力发电系统 发电 变流器 矢量控制 机电暂态建模
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双馈风力发电机组对电力系统稳定性影响 被引量:57
16
作者 郝正航 余贻鑫 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期7-11,17,共6页
双馈感应发电机(DFIG)在定子磁链或电压定向的矢量控制下,其功角动态行为均具有快变特性,致使DFIG对常规同步发电机(SG)的首摆稳定性和阻尼特性产生重要影响。研究发现,DFIG和SG的功角摇摆曲线可能存在两类交点,将其分别定义为主动交越... 双馈感应发电机(DFIG)在定子磁链或电压定向的矢量控制下,其功角动态行为均具有快变特性,致使DFIG对常规同步发电机(SG)的首摆稳定性和阻尼特性产生重要影响。研究发现,DFIG和SG的功角摇摆曲线可能存在两类交点,将其分别定义为主动交越点和被动交越点,交越性质决定了DFIG对SG稳定性影响的性质。大扰动时,SG的首摆期间有主动交越交点,DFIG降低了系统的暂态稳定性;后续摇摆期间有被动交越交点,DFIG起到了正阻尼作用。 展开更多
关键词 电力系统 风力发电 电机 暂态稳定 阻尼特性
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变步长最大功率跟踪在双馈风力发电系统中的应用 被引量:1
17
作者 陈璐 陈渊睿 《煤矿机电》 2016年第4期59-63,共5页
在风力发电系统中,对于给定的风速达到最佳叶尖速比时,每条功率曲线均具有一个最大功率点(Maximum Power Point,MPP)。为了在不同的风速条件下均可产生最大的功率,必须对风力机的转速进行调节,以确保始终运行在最大功率点处。针对现有... 在风力发电系统中,对于给定的风速达到最佳叶尖速比时,每条功率曲线均具有一个最大功率点(Maximum Power Point,MPP)。为了在不同的风速条件下均可产生最大的功率,必须对风力机的转速进行调节,以确保始终运行在最大功率点处。针对现有传统反馈控制的不足,提出了一种变步长最大功率跟踪策略,此方法可以根据输出功率变化的大小来改变扰动的步长值,克服了传统反馈控制成本高和固定步长的传统爬山算法稳定性、快速性难以兼顾的问题。同时采用定子电压定向控制,通过调节转子的励磁电流来调节定子发出的有功功率和无功功率。仿真实验结果证明了该方法的可行性。 展开更多
关键词 定子电压定向控制 变步长 最大功率点跟踪 风力发电系统 风力
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双馈型变速恒频风力发电系统的鲁棒控制 被引量:11
18
作者 任丽娜 焦晓红 邵立平 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期377-382,共6页
研究了双馈变速恒频风力发电系统的鲁棒控制问题.采用定子磁场定向的矢量变换技术,建立了系统非线性数学描述,利用非线性鲁棒控制技术,设计了能实现发电机输出有功功率和无功功率鲁棒解耦控制,同时具有鲁棒干扰抑制作用的转子励磁控制器... 研究了双馈变速恒频风力发电系统的鲁棒控制问题.采用定子磁场定向的矢量变换技术,建立了系统非线性数学描述,利用非线性鲁棒控制技术,设计了能实现发电机输出有功功率和无功功率鲁棒解耦控制,同时具有鲁棒干扰抑制作用的转子励磁控制器.理论分析和仿真结果均表明,所设计的控制器可以保证在风速变化、系统参数不确定性和外部干扰的情况下,风力发电系统仍能安全可靠地最大获取风能,并且输出恒频恒压的电量。 展开更多
关键词 感应电机 变速恒频 风力发电系统 鲁棒控制 干扰抑制
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无刷双馈电机在变速恒频风力发电系统中的应用 被引量:16
19
作者 张志刚 王毅 +1 位作者 黄守道 王耀南 《电气传动》 北大核心 2005年第4期61-64,共4页
在总结各种风力发电系统的基础上,提出一种新型的变速恒频无刷双馈电机风力发电系统,并设计了初步的功率控制方案,进行了仿真研究。
关键词 风力发电系统 无刷电机 变速恒频 应用 控制方案 仿真研究 发展前景
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双馈风力发电系统在电网故障下的动态响应分析 被引量:10
20
作者 郭家虎 张鲁华 蔡旭 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1023-1029,共7页
该文在建立电网故障时双馈发电机定子电压空间矢量模型的基础上,对双馈感应发电机以及变换器在电网不对称故障及对称故障时的动态响应特性进行了详细的定量和定性分析,揭示了双馈发电系统暂态故障响应的本质及各电磁量的变化规律。推导... 该文在建立电网故障时双馈发电机定子电压空间矢量模型的基础上,对双馈感应发电机以及变换器在电网不对称故障及对称故障时的动态响应特性进行了详细的定量和定性分析,揭示了双馈发电系统暂态故障响应的本质及各电磁量的变化规律。推导出了双馈发电机电网故障电流的最大值及其发生时刻。并在此基础上,提出了实现风电机组故障穿越技术的基本准则。 展开更多
关键词 风力发电系统 对称分量法 动态响应 故障穿越
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